Escala, Forma, Função, Fechamentos Opacos e
Transparentes e Proteções Solares
Um resumo do capítulo de mesmo nome do livro
“Eficiência Energética na Arquitetura”
PUC.Goiás
CONFORTO TÉRMICO na arquitetura e urbanismo
António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS
ARQUITETÔNICAS
“Desde o início de sua história a arquitetura surge
como uma forma de possibilitar ao homem um
habitat seguro e através do qual ele possa se
defender também das hostilidades climáticas do
meio. Primeiro ocupando cavernas e posteriormente
fazendo arquitetura, o ser humano foi tornando seu
abrigo cada vez mais adequado às suas
necessidades – uma espécie de filtro a ser
concebido pelo arquiteto de forma a responder, entre
outras questões, aos problemas de adaptação do
homem ao ambiente.” (p. 51)
CONFORTO TÉRMICO na arquitetura e urbanismo
António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
Do arquiteto dependem a adequação da forma arquitetônica à
sua função (e vice-versa) e a correta especificação dos
fechamentos e sistemas de condicionamento utilizados no
projeto. O projeto consciente deve buscar tirar partido de cada
uma destas variáveis para garantir ao edifício uma ferfeita
interação entre o homem e o meio em todas as escalas –
urbana, arquitetônica construtiva e imediata. (p. 51)
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
Com relação ao conforto térmico, a forma arquitetônica já foi
evidenciada em vários locais do mundo., como na cidade de
Marrakesh, em Marrocos, onde as edificações foram
construídas de forma a canalizar para o interior da cidade a
brisa que vem do mar (úmida e refrescante). Da mesma
maneira, o vento quente continental é desviado pela forma das
edificações, possibilitando conforto na escala urbana. (p. 52)
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
A influência de forma arquitetônica no conforto térmico também
pode ser observada no iglu (cuja forma hemisférica diminui a
superfície de contato com o ar exterior, minimizando perdas de
calor) e no chalé das montanhas (cuja cobertura altamente
inclinada evita o acúmulo de neve, promovendo maior exposição
aos raios solares). (p. 52/53)
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
Seus projetos buscavam se adequar
completamente ao entorno. (...) onde os
telhados generosos permitiam grandes áreas de
sombra ao longo do dia, além de serem o
principal elemento orquestrador da volumetria
arquitetônica. (...) o uso amplo da iluminação
natural no sentido de criar espaços
aconchegantes e de destacar elementos da
própria arquitetura de interiores. (p. 53)
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
Existem desigualdades
formais nas duas
soluções e,
consequentemente,
desigualdades térmicas e
visuais. Na primeira
solução, todas as
superfícies externas estão
expostas à radiação solar
e à ventilação. Neste caso
é possível receber luz e
calor solar também pela
cobertura. Na segunda
solução existem unidades
mais expostas e outras
menos expostas, de
forma a criar
comportamentos térmicos
e visuais distintos.
Também é evidente que a mudança de
orientação das construções alterará mais o
desempenho térmico do edifício do que o da
casa isolada. Isto acontece porque, em uma
casa isolada, a cobertura é responsável pela
maior parte dos ganhos de calor. Esses
ganhos não são influenciados pela mudança
de orientação. (p. 54)
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
A função arquitetônica, um dos vértices do triângulo
clássico vitruviano, interage com a forma e com a
eficiência energética de um edifício. O mesmo projeto
arquitetônico, se destinado a fins distintos como
comércio ou habitação, por exemplo, pode resultar em
comportamentos energéticos diferentes.
As funções residencial, comercial e pública são
distintas do ponto de vista da dependência do clima e,
consequentemente, do consumo de energia. (p. 55)
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
É, portanto, conveniente distinguir
o envelope construtivo em duas
partes: os fechamentos opacos e
os transparentes. A principal
diferença entre os dois é
justamente sua capacidade
(transparentes) ou incapacidade
(opacos) de transmitir a radiação
solar para o ambiente interno.
Observação:
é interessante
complementar que os
transparentes têm
sempre espessura
muito menor que os
opacos!
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
O sentido do fluxo de calor será sempre da superfície
mais quente para a mais fria. Para melhor
entendimento (...) pode-se subdividí-lo em três fases:
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
FECHAMENTOS OPACOS
Fase 1 – troca de calor com o meio exterior: a
superfície externa do fechamento irá receber
calor do meio por convecção e radiação;
Fase 2 – condução através do fechamento:
haverá fluxo de calor por condução
dependendo das características do material
(condutibilidade);
Fase 3 – troca de calor com o meio interior:
como na fase 1, as trocas de calor serão por
convecção e radiação.
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
Outra característica importante dos fechamentos é sua inércia
térmica (...) consequência de sua massa térmica.
A figura adiante é ilustrativa desta situação, onde se percebem o
amortecimento e o retardo térmico na temperatura interior em
comparação à temperatura exterior. Com isso o microclima interior é
bem mais ameno que o clima do exterior. (p. 63/64)
Observação:
isto supondo um
clima onde as
temperaturas
oscilem muito entre
o dia e a noite
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
INÉRCIA TÉRMICA
As principais trocas térmicas em
uma edificação acontecem
geralmente nestes fechamentos
(janelas, clarabóias, etc) nos quais
podem ocorrer os três tipos
básicos de trocas térmicas:
condução, convecção e radiação.
(...) A radiação é que se torna o
principal fator devido à sua
parcela diretamente transmitida
para o interior (inexistente nos
fechamentos opacos), que
depende da transmissividade do
vidro. No projeto arquitetônico, as
principais variáveis que podem
alterar o aporte de calor pela
abertura são:
> orientação e tamanho da abertura;
> uso de proteções solares externas
e internas;
> tipo de vidro (p. 64)
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FECHAMENTOS TRANSPARENTES
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
A radiação solar incidente em um fechamento transparente pode ser
transmitida, absorvida ou refletida (...) A parcela absorvida se converte
em calor no interior do vidro e pode ser re-emitida tanto para o exterior
quanto para o interior na forma de radiação de onda longa. (p. 66/67)
Transmitida
Absorvida / Re-emitida
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Refletida
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COMPORTAMENTO DO VIDRO
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
O uso de proteções solares em uma abertura é um recurso importante
para reduzir os ganhos térmicos (...) as proteções internas (cortinas,
persianas) não evitam o efeito estufa, pois o calor solar que as atinge se
transforma em radiação de onda longa, permanecendo na sua maior
parte no ambiente interior. (...) A proteção externa bloqueia a radiação
direta antes de esta penetrar pelo vidro, evitando o efeito estufa.
É importante salientar
que as proteções
externas (...) podem
ser pensadas como
elemento compositivo
da fachada e se tirar
partido desta idéia
para conceber,
inclusive, a linguagem
arquitetônica do
edifício. (p. 71)
MES, Rio de Janeiro, 1939
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
PROTEÇÕES SOLARES
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
O fator solar (Fs) de
uma abertura pode ser
entendido como a razão
entre a quantidade de
energia solar que
atravessa a janela pelo
que nela incide. Para o
vidro simples (...) é
aproximadamente 87%.
(p. 71)
FATOR SOLAR
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS
CARGA TÉRMICA
Após o conhecimento de todas as variáveis
(climáticas, humanas e arquitetônicas) pode-se,
através do cálculo da carga térmica, saber a
quantidade de calor total que deverá ser extraída
ou fornecida ao ar do ambiente para se poder
mantê-lo em condições desejáveis de temperatura
e umidade. Com este cálculo é possível
dimensionar um sistema para resfriamento ou para
aquecimento no ambiente interior. (p. 95)
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
[1]
CARGA TÉRMICA
CT = Q.fo + Q.a + Q.s + Q.o + Q.i + Q.e + Q.ia
Q.fo : Condução fechamento opaco
Q.a : Condução abertura (vidro)
Q.s : Ganho solar
Q.o : Ganho ocupantes
Q.i : Ganho iluminação
Q.e : Ganho equipamentos
Q.ia : Ganho infiltração de ar
Encaminhamento:
Com estes conhecimentos e conceitos você poderá
entender e perceber as quantidades de calor
envolvidas em um caso-exemplo e, fazendo o
exercício N. 1 do Bloco 2, perceber a importância
conceitual e quantitativa das proteções solares dos
envidraçados em climas quentes.
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António Manuel Corado Pombo Fernandes
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS